万向传动装置

第五单元万向传动装置一、万向传动装置的功用及组成和类型1.万向传动装置的功用和组成在轴线相交，且相对位置经常变化的转轴间传递动力的装置，称为万向传动装置。万向传动装置一般由万向节和传动轴组件，有的还加有中间轴承。2、万向传动装置的应用1）变速器与驱动桥之间一般汽车的变速器、离合器与发动机三者合为一体装在车架上，驱动桥通过悬架与车架相连。在负荷变化及汽车在不平路面上行驶时引起的跳动，会使驱动桥输入轴与变速器输出轴之间的夹角和距离发生变化。2）多桥驱动汽车变速器与分动器之间为消除车架变形及制造、装配误差等引起的其轴线同轴度误差对动力传动的影响，须装有万向传动装置。3）转向驱动桥汽车转向驱动桥的半轴是分段的，转向时两段半轴轴线相交且交角变化，因此要用万向节。断开式驱动桥的半轴，主减速器壳在车架上是固定的，两端桥壳上下摆动，半轴是分段的，须用万向节。4）转向轴某些汽车的转向轴装有万向传动装置，有利于转向机构的总体布置。二、万向节的构造与工作原理普通十字轴式万向节准等速万向节（双联式万向节、三销轴式万向节）等速万向节（球笼式万向节、三枢轴式万向节、球叉式万向节）1.十字轴刚性万向节构造图示为十字轴式刚性万向节。它由万向节叉、十字轴、滚针轴承、油封和油嘴等组成。•固装在两轴上的万向节叉上的孔，分别套在十字轴的四个轴颈上。在十字轴轴颈与万向节叉孔之间装有滚针和套筒，并用带有锁片的螺钉和轴承盖使之轴向定位。•为了润滑轴承，十字轴内钻有油道，且与滑脂嘴、安全阀相通。刚性十字轴万向节的速度特性当十字轴式刚性万向节的主动叉是等角速度转动时，从动叉是不等角速度的。当主动叉轴1以等角速度旋转时，从动叉轴是不等角速度的，叉轴2的角速度在最大值和最小值之间来回变化，周期为180°；叉轴2的不等速的程度随轴间夹角的加大而加大。主、从动轴的平均转速是相等的，即主动轴转一圈从动轴也转一圈。不等速是指在转动一圈内的角速度而言•vA=ω１r=ω2cosα•ω2＞ω１•vB=ω2r=ω1cosα•ω１＞ω2单个普通万向节的不等速性会使从动轴及与其相连的传动部件产生扭转振动，产生附加的交变载荷及振动噪声，影响零部件的使用寿命。十字轴万向节等角速传动的条件：（1）采用双万向节传动；（2）第一万向节两轴间的夹角α1与第二万向节两轴间的夹角α2相等；（3）第一万向节的从动叉与第二万向节的主动叉在同一平面内。十字轴万向节等角速传动的条件：•双联式万向节从结构原理上看，实际是一套传动轴长度减缩至最小的双刚性十字轴万向节的等速传动装置。2.双联式万向节3.三销轴式万向节三销轴式万向节是由双联式万向节演变而来的。图示为转向驱动桥中的三销轴式万向节，主要由2个偏心轴叉、2个三销轴以及6个轴承、密封件等组成。•主动叉与从动叉分别与转向驱动桥的内外半轴制成一体。主从动叉都是偏心叉，叉孔中心线与叉轴中心线互相垂直但不相交，两叉由2个三销轴连接。三销轴的大端有一穿通的轴承孔，其中心线与小端轴颈中心线重合，靠近大端两侧有2个轴颈，其中心线与小端轴颈中心线垂直而不相交，装合时，每一偏心轴叉的两叉孔与I个三销轴的大端两轴颈配合，而后2个三销轴的小端互相插入对方大端的轴承孔内。4.球叉式等速万向节等角速万向节的基本原理是从结构上保证万向节在工作过程中，其传为点永远位于两轴交角的平分面上，这个原理可以通过一对大小相同的锥齿轮传动来说明，两齿轮的接触点P位于两齿轮轴线交角α的平分面上，由P点到两轴轴线的垂直距离都等于r，在P点处两齿轮的圆周速度是相等的，因而两个齿轮旋转的角速度也相等。图示为球叉式万向节的构造，主动叉和从动叉上各有4个曲面凹槽，装合后形成2个相交的环形槽。作为钢球的滚道，4个传动钢球放在凹槽中，中心钢球放在两叉中心的四槽内用以定心。5.球笼式万向节球笼式万向节结构，如图所示，它由星形套、钢球保持架（球笼）、球形壳等组成。星形套以内花键与主动轴相连，其外表面有凹槽形成内滚道；球形壳内表面也有相应的凹糟，形成外滚道，6个钢球分别装在各条凹槽中，并由保持架保持在一个平面内。RF节和VL节的应用•RF节和VL节广泛应用于采用独立悬架的轿车转向驱动桥，如红旗、桑塔纳、捷达、宝来、奥迪等轿车的前桥。其中RF节用于靠近车轮处，VL节用于靠近驱动桥处。挠性万向节•挠性万向节依靠其中弹性件的弹性变形来保证在相交两轴间传动时不发生机械干涉。由于弹性件的弹性变形量有限，故挠性万向节一般用于两轴间夹角不大和只有微量轴向位移的万向传动场合。三、传动轴和中间支承1.传动轴传动轴是连接变速器（或分动器）与驱动桥的部件，其作用是将变速器（或分动器）传来的扭矩传给驱动桥，传动轴有空心轴和实心轴两种，多数是做成空心的，一般由厚薄均匀的薄钢板卷焊而成，对于超重型货车采用无缝钢管制成，而对于转向驱动桥、断开式驱动桥或微型汽车的传动轴通常制成实心的。在传动轴的两端分别焊有带花键的轴头和万向节叉。为了减少摩擦和磨损，有些汽车在花键槽内设置了滚动元件。2.中间支承传动轴分段时，应加中间支承，通常中间支承安装在车架横梁上，它具有补偿传动轴轴向和角度方向变化或车架变形等所引起的位移。解放CA1091型汽车传动轴如图所示，传动轴分两段，由3个十字轴万向节相连接，中间传动轴用双列圆锥滚子轴承支承装在车架横梁下，主动轴带有滑动花键，可以伸缩，以改变传动轴的长度。摆动式中间支承•中间传动轴可以通过摆臂绕支承轴摆动；支承轴和摆臂下端均有橡胶衬套，可以改善轴承受力。三、万向传动装置的维护1.十字刚性万向节使用中应注意的问题检查传动轴十字轴轴承及中间支承有无松旷，如轴承磨损松旷应及时更换。检查各叉型凸缘螺母的紧固情况；并紧固螺栓或螺母及凸缘连接螺栓。定期向万向传动装置的轴承加注润滑脂浸润。2.球笼式等角速万向节使用中应注意的问题应经常检查球笼式万向节的防尘罩；因一旦进入灰尘，将引起万向节磨损失效，发现防尘罩破损应立即更换。保养中应检查球笼式万向节的钢球和滚道有无磨损松旷、卡滞、生锈或损坏，如有应予更换新件。装配球笼式万向节时，应加注润滑脂，并更换防尘罩。四、万向传动装置的故障诊断和排除传动轴在万向节轴承和各连接部位的磨损松旷以及传动轴弯曲、动平衡不良等均会引起万向传动装置出现故障，常见故障有：传动轴的摆振和发响。1.传动轴的摆振（1）故障现象•汽车起步时，有响声，并伴有振动的感觉，变换车速时，响声明显。（2）诊断方法•将汽车后轮架起，起动发动机并使传动轴高速旋转，在收油门时察看传动轴振摆情况。•若摆振明显，检查传动轴是否弯曲或平衡片是否脱落。•如无异常，应检查伸缩管的花键齿配合间隙是否因磨损过度而松旷。•若汽车在起步和行驶时都有响声并伴有振动的感觉，说明中间轴承松动；•若响声随车速增高而增大，脱挡滑行时声音清晰，多为中间轴承损坏或歪斜。•检查伸缩叉安装位置是否正确，应按标记装配。（3）故障原因和排除•①传动轴不平衡：由于传动轴不平衡，其不平衡质量会使传动轴的质心偏离其旋转中心线而产生震抖；•②传动轴弯曲或轴管凹陷、径向圆跳动过大：传动轴出现振动时，可将汽车顶起，用百分表检查传动轴的径向圆跳动，如传动轴圆跳动超过标准极限值时，应对传动轴进行校正或更换。•③万向节凸缘叉与花键发卡，更换万间节。•④传动轴上平衡片脱落，焊补平衡片。•⑤中间轴承松动歪斜或损坏，调整或更换中间轴。2.传动轴发响（1）故障现象•汽车行驶中底部发出不正常响声。（2）诊断方法•应检查传动轴是否弯曲或平衡片脱落；•如无异常，拉紧手制动器，用手握住传动轴晃动，若感觉晃动量大时，即为传动叉花键齿磨损松旷或万向节轴承磨损松旷；•若不晃动，放松手制动器再用手握传动轴晃动，发现手制动盘(或毂)晃动，说明变速器输出轴花键与凸缘花键槽磨损过甚。（3）故障原因和排除•①万向节十字轴及滚针轴承磨损或滚针裂碎，更换滚针轴承。•②传动轴花键轴与花键套的花键及花键槽磨损，应更换。•③万向节突缘叉紧固螺母松动，予以紧固。•④变速器输出轴花键与突缘花键槽磨损过甚，应更换新件。•⑤传动轴中间支承发响：中间轴承磨损过大所致，应更换中间轴承。•⑥中间轴承支架螺栓或中间突缘螺栓松动，应紧固。•⑦减速器主动齿轮的锁紧螺母松动，应紧固。五、万向转动装置主要零件的检修1.万向节的检修（1）万向节的分解•解放CA1091汽车万向节分解时，首先将轴承锁片盖板螺栓及盖板取下，再用手推出十字轴滚针轴承壳，取下十字轴，然后从十字轴上取下轴承滚针、油封等，万向节十字轴滚针轴承壳用手推不出来时，可用手锤敲打焊接叉，将滚针轴承震出，便可取下十字轴。（2）万向节的检修•万向节拆卸后应将零件进行清洗，擦干后进行检查，万向节十字轴不得有裂纹，十字轴各轴颈表面严重拉伤、金属剥落、压痕滚针碎裂、轴承外圈与万向节叉的轴承配合过松、十字轴颈与滚针轴承配合间隙超过0.25mm，轴承外圈有裂纹等，应更换新件。轴承与十字轴颈配合间隙的检测如图。•万向节轴承盖板，轴承盖上的止动突起部分应完整无损，否则应予修复或更换。2.传动轴的检修（1）拆卸传动轴•①拆卸传动轴前应将汽车前后轮楔住。•②先拆下传动轴万向节与后桥主减速器突缘相接的4个螺栓并使其分离，再拆下传动轴前端突缘叉与申间传动轴突缘叉相连接的4个螺栓，用手托住滑动叉，用手锤向后轻敲滑动叉即可拆下传动轴。•③拆下中间传动轴与变速器输出轴突缘的连接螺母，再拆下中间传动轴承支架与车架中横梁连接的2个螺栓，然后将中间传动轴连同中间支承一起拆下。（2）传动轴的检修•①传动轴花键齿与滑动叉配合间隙的检查。如图所示，最大间隙不得超过0.4mm若间隙过大则应更换新件。•②传动轴径向圆跳过的检查•如图所示，其最大圆跳动量不大于0.8mm，当超过极限值时，应采用在压床上进行冷压校正。（3）传动轴中间支承的检修•当传动轴中间支承轴承的轴向间隙大于0.3mm时，应对中间支承总成解体。解体前检查橡胶垫环有无老化，中间支架有无裂损，橡胶垫环与中间支架配合是否松动，否则应更换橡胶垫环及修复中间支架，解体后，检查轴承内外圈的滚道及滚子表面不应出现损坏及疲劳剥落，及烧蚀等现象，否则应更换新件，测量中间轴承径向游隙和轴向游隙如图a、b，如间隙超过标准极限值时应更换新件。六、桑塔纳轿车万向传动装置的拆卸与检修1.万向节的拆卸•（1）用钢锯将万向节防尘罩上的夹箍锯开，拆下防尘罩。•（2）用铜锤或木锤下外万向节（RF）外圈。•（3）拆卸弹簧锁圈。（4）用专用工具压出万向节内圈。（5）拆卸万向节前，在球笼和外星轮上标出内星轮位置。•（6）外万向节的分解•①用手转动球笼及内星轮，取出钢球•②用力转动球笼直至两方孔与外星轮垂直方向，取出球笼及内星轮（星形套。•③把内星轮上的扇形齿旋入球笼的方孔位置，从球笼中取出内星轮。•（7）内万向节的分解•①转动星形套与保持架，按垂直方向压出保持架里的钢球。•②从球槽上面取出保持架里的星形套，等速万向节星形套与球形壳为选配件，必须成对放置，不许互换。2.万向传动装置零件的检修•检查万向节外星轮（球形壳）星形套，保持架及钢球接触面有无凹痕和磨损，钢球和滚道应无锈蚀、烧蚀、剥落、裂纹，检查万向节间隙，其值不应大于0.8mm，否则应更换万向节，检查时将万向节总成内外半轴各用两块v型铁支承，用千分表的触头沿星形套圆周的切线方向触及套的凸齿，在外半轴不动的情况下来回转动内半轴，此时千分表指针的摆动量为万向节的传动间隙，内等速万向节必须整体更换。七、万向传动装置的装配•①装传动轴中间支承轴承把中间支承轴承内注满润滑脂，装入橡胶垫圈，然后将垫圈、轴承一同装入中间轴承支架内，把前后毛毡的油封压入前后轴承盖上，再把前后轴承盖装在支架两侧。有油嘴的轴承盖必须装在后侧，插入螺栓后转动传动轴数圈后再紧固螺栓；•把它装到传动轴上，再装上突缘，最后穿上开口销将槽形螺母锁紧。在橡胶垫环装人中间支承架前，应检查支架上的垫环及键是否完好，以防止垫环装后在支架内转动。1.CA1091型汽车万向装置的装配•②安装万向节•首先十字轴上的油嘴应朝向轴管一侧，并与套管上的油嘴同位，将十字轴轴颈套在万向节叉的轴承座孔内，